EP3254124A1 - Vorrichtung und verfahren zum ermitteln einer kenngrösse eines transformators - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum ermitteln einer kenngrösse eines transformators

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EP3254124A1
EP3254124A1 EP16701515.5A EP16701515A EP3254124A1 EP 3254124 A1 EP3254124 A1 EP 3254124A1 EP 16701515 A EP16701515 A EP 16701515A EP 3254124 A1 EP3254124 A1 EP 3254124A1
Authority
EP
European Patent Office
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transformer
voltage side
reactance
leakage
test
Prior art date
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Pending
Application number
EP16701515.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus PÜTTER
Rene SAPETSCHNIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omicron Electronics GmbH
Original Assignee
Omicron Electronics GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Omicron Electronics GmbH filed Critical Omicron Electronics GmbH
Publication of EP3254124A1 publication Critical patent/EP3254124A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2611—Measuring inductance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/20—Measuring number of turns; Measuring transformation ratio or coupling factor of windings

Definitions

  • Embodiments of the invention relate to an apparatus and a method for determining at least one characteristic of a transformer. Embodiments of the invention relate in particular to such devices and methods that allow conclusions about a reactance.
  • Transformers are used as components of power supply networks. Transformers may be used for voltage conversion from a first value on a high voltage side to a second value smaller than the first value on a low voltage side.
  • the determination of characteristics transformer by a transformer test in which one or more characteristic characteristics of the transformer are determined by measurement, for example, to ensure reliability, for control or for other reasons required.
  • Examples of such measurements include, in addition to the determination of a static resistance or a gear ratio, the determination of a leakage inductance or leakage reactance.
  • the leakage reactance deviations from the characteristics of the transformer defined on a data sheet can be detected, which can be caused for example by a deformation of a winding.
  • an apparatus and a method for determining a characteristic of a transformer are provided, which are configured to impress a test signal on a low-voltage side of a transformer and to determine a leakage reactance and / or leakage inductance of the transformer depending on a test response.
  • a device configured in this way and a method designed in this way provide greater flexibility in the determination of parameters, since the test signal can be impressed on the low-voltage side.
  • the leakage reactance and / or the leakage inductance can or can be determined automatically.
  • the leakage reactance and / or the leakage inductance can be determined without it being absolutely necessary to rewire the connections between the transformer test apparatus and the transformer.
  • the device with which the characteristic is determined may include a controllable switching means, with which a high-voltage side of the transformer is short-circuited while the test signal is impressed on the low-voltage side. An automatic, sequential determination of several characteristics is facilitated.
  • the source of the transformer testing apparatus may be configured to be selectively operable as a power source or a voltage source.
  • the controllable switching means may be a relay or may comprise a relay.
  • the controllable switching means may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET), or may comprise an IGBT or a FET.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • FET field effect transistor
  • An apparatus is arranged to determine a characteristic of a transformer having a high-voltage side and a low-voltage side.
  • the device includes terminals for releasably connecting the device to the undervoltage side of the transformer.
  • the apparatus includes a source for generating a test signal coupled to the terminals for impressing the test signal on the low voltage side of the transformer.
  • the device comprises an evaluation device which is set up to determine a leakage reactance and / or a leakage inductance of the transformer as a function of a test response of the transformer.
  • the evaluation device can comprise at least one integrated semiconductor circuit which evaluates the test response.
  • the device may have further connections for detachable connection of the device to the high-voltage side of the transformer.
  • the device may comprise a measuring device coupled to the further terminals for detecting the test response.
  • the measuring device may comprise a voltmeter.
  • the device may comprise a controllable switching means connected to the further terminals for short-circuiting the high-voltage side.
  • the controllable switching means may be integrated in a housing of the device.
  • the controllable switching means may be a relay or other switch arranged to switch a load circuit under the control of a control circuit.
  • the controllable switching means may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET), or may comprise an IGBT or a FET.
  • the device may be configured to control the controllable switching means so that the high-voltage side is short-circuited while the test signal is impressed on the low-voltage side.
  • the evaluation device can be set up to determine the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer as a function of the test response and as a function of a reactance and / or an inductance of at least one line which connects the other connections to the high-voltage side.
  • the evaluation device can be set up to automatically determine the reactance and / or the inductance of the at least one line.
  • the device may be configured to determine the reactance and / or the inductance of the at least one line without rewiring between the device and the transformer.
  • the evaluation device may be configured to determine from the test response a total reactance caused by the lines and the leakage reactance of the transformer, and from the total reactance and the reactance of the at least one line to determine the leakage reactance.
  • the evaluation device can be set up to determine a short-circuit impedance of the transformer as a function of the test response of the transformer.
  • the evaluation device can be set up to determine the short-circuit impedance of the transformer as a function of the test response and as a function of an impedance of at least one line which connects the other connections to the high-voltage side.
  • the evaluation device can be set up to determine from the test response an overall impedance which is caused by the lines and the stray impedance of the transformer, and from the total impedance and the impedance of the at least one line to determine the stray impedance.
  • the device may be configured to determine a transmission factor of the transformer.
  • the evaluation device can be set up to determine the leakage reactance as a function of the transmission factor.
  • the device may include a user interface.
  • the evaluation device can be set up to determine the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer in response to an input at the user interface.
  • the user interface can be set up so that an equivalent circuit diagram of the transformer can be displayed via the user interface.
  • the user interface can be set up to display the equivalent circuit diagram with indication of the specific leakage reactance and / or the leakage inductance via the user interface.
  • the evaluation device can be set up to detect deviations from the nominal data of the transformer depending on the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer.
  • the nominal data may be stored non-volatile in a memory of the device or may be automatically retrieved by the device from a remote memory. Alternatively or additionally, the device may be configured to receive the nominal data via a user interface.
  • the device may be configured to retrieve the nominal data in dependence on a user input specifying the type of transformer and to compare it with the detected leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer.
  • the device can be set up to output, depending on the comparison, information about a deviation between the nominal data and the determined leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer.
  • the device may be configured as a mobile transformer tester.
  • the device may be configured as a portable transformer tester.
  • a system includes a transformer having a high voltage side and a low voltage side.
  • the system includes a device according to an embodiment connected to the transformer.
  • a method is arranged to determine a characteristic of a transformer having a high-voltage side and a low-voltage side.
  • the method includes impressing a test signal on the low voltage side.
  • the method includes detecting a test response of the transformer.
  • the method comprises determining a leakage reactance and / or a leakage inductance of the transformer as a function of the test response of the transformer.
  • the test signal may be an AC signal or an AC signal.
  • the method may be performed by a device having terminals for releasable connection to the low voltage side of the transformer for input. gene of the test signal and further connections for releasably connecting the device with the high-voltage side of the transformer.
  • the device may comprise a measuring device coupled to the further connections for detecting the test response.
  • the measuring device may comprise a voltmeter.
  • the method may include shorting the high voltage side by a controllable switching means of the device.
  • controllable switching means may be integrated in a housing of the device.
  • controllable switching means may be a relay or other switch arranged to switch a load circuit under the control of a control circuit.
  • controllable switching means may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET), or may comprise an IGBT or a FET.
  • the method may include controlling the controllable switching means such that the high voltage side is shorted while the test signal is impressed on the low voltage side.
  • the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer can be determined as a function of the test response and in dependence on a reactance and / or an inductance of at least one line which connects the further connections to the high-voltage side.
  • the reactance and / or the inductance of lines between the device and the transformer can be automatically determined by the device.
  • the reactance and / or the inductance of the at least one line can be determined without rewiring between the device and the transformer.
  • the device may derive from the test response a total reactance caused by the lines and the leakage reactance of the transformer. determine.
  • the device may determine the leakage reactance from the total reactance and the reactance of the at least one line.
  • the device can determine a short-circuit impedance of the transformer as a function of the test response of the transformer.
  • the device may determine the short-circuit impedance of the transformer as a function of the test response and in dependence on an impedance of at least one line connecting the other terminals to the upper-voltage side.
  • the apparatus may determine from the test response an overall impedance caused by the lines and stray impedance of the transformer.
  • the scattering impedance can be determined by the device from the total impedance and the impedance of the at least one line.
  • a transmission factor of the transformer can be determined by the device.
  • the leakage reactance can be determined as a function of the transmission factor, for example by converting coated transformer characteristics into uncoated transformer characteristics.
  • the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer can be determined in response to an input to a user interface.
  • an equivalent circuit diagram of the transformer can be displayed via the user interface.
  • a determined leakage reactance and / or leakage inductance can be represented in the equivalent circuit diagram.
  • deviations from the rated data of the transformer can be detected depending on the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer.
  • the nominal data may be non-volatile stored in a memory of the device executing the test, or may be automatically retrieved from the device from a remote memory. Alternatively or additionally, the nominal data can be received via a user interface in order to allow the user to enter the nominal data.
  • the nominal data may be dependent on a user input with which the type of transformer is specified, retrieved and compared with the determined leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer. Depending on the comparison, information about a deviation between the rated data and the determined leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer can be output.
  • the apparatus by which the method is carried out may be configured as a mobile transformer tester.
  • the apparatus by which the method is carried out may be configured as a portable transformer tester.
  • the method may be performed by the device according to one embodiment.
  • Devices, methods and systems according to embodiments allow an efficient determination of a leakage reactance and / or leakage inductance of a transformer. Devices, methods and systems according to embodiments allow the determination of additional parameters in a test, without having to rewire electrical lines between the device and the DUT. This makes the test faster. With devices, methods and systems according to exemplary embodiments, a low-resistance short circuit can be generated during at least part of a test in order to achieve an unadulterated test result.
  • Figure 1 shows a system with a device according to an embodiment.
  • Figure 2 shows a system with a device according to an embodiment.
  • Figure 3 shows an equivalent circuit diagram of a transformer for explaining the operation of the device according to an embodiment.
  • Figure 4 shows an equivalent circuit diagram of a transformer for explaining the operation of the device according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a flow chart of a method according to an embodiment.
  • Connections and couplings between functional units and elements illustrated in the figures may also be implemented as an indirect connection or coupling.
  • a connection or coupling may be implemented by wire or wireless.
  • the transformer can be a transformer for high or medium voltage networks.
  • the transformer may be a transformer installed in a power plant or substation.
  • the device may be a mobile device that allows measurements to be made on the installed transformer.
  • the device is configured to determine a leakage reactance and / or leakage inductance of the transformer.
  • a test signal for example an alternating current
  • the device can detect a test response.
  • a phase angle of the test response relative to the test signal can be evaluated to determine the leakage inductance.
  • the evaluation of the test response can be carried out automatically by an evaluation device of the device.
  • the reactance and / or inductance of at least one line between the device and the transformer may be taken into account to determine the leakage reactance and / or leakage inductance of the transformer.
  • the test response may include, for example, a first sensed voltage and a second sensed voltage. From the magnitude and the phase position of the first detected voltage and the second detected voltage, both the reactance and / or the inductance of the line between the device and the transformer as well as the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer can be determined.
  • the device can automatically determine further characteristics of the transformer.
  • the device may be configured to automatically determine a transmission ratio of the transformer.
  • the gear ratio can be used in the calculation of the leakage reactance and / or the leakage inductance, for example, to make a conversion of so-called coated characteristics in unprimed characteristics of the transformer.
  • the corresponding computational processing can be carried out automatically by the evaluation device of the device.
  • FIG. 1 shows a system 1 with a device 10 for determining a characteristic of a transformer 40 according to an embodiment.
  • the system 1 includes a transformer 40 and the device 10.
  • the device 10 may be formed as a single device with a housing 11.
  • the device 10 may consist of an array of multiple devices or devices.
  • the multiple devices or devices may in this case be controlled by a central controller.
  • the device 10 can be designed as a mobile device and in particular as a portable device. If the device 10 consists of several devices, each of the devices can be designed as a portable device.
  • the transformer 40 may be a power transformer of an electric power supply device.
  • the transformer 40 may be permanently installed in a power plant or substation, while the device 10 performs a transformer test.
  • the transformer 40 may be a voltage converter or current transformer.
  • the transformer 40 may be a voltage converter or current transformer that operates on an inductive principle.
  • the transformer 40 comprises at least a first winding 42 and at least one second winding 44.
  • the at least one first winding 42 may be provided on a high-voltage side 41 of the transformer 40.
  • the at least one second winding 44 may be provided on an undervoltage side 43.
  • the transformer 40 may optionally also have a tertiary winding.
  • the device 10 comprises a plurality of terminals 12 for connection to the transformer 40, a source 13 for a test signal, which is applied or impressed on the transformer 40 as a test object in the transformer test, and an evaluation device 18.
  • One or more measuring devices 14, 16 for detecting a test response of the transformer 40 may be integrated into the device 10.
  • the plurality of terminals 12 includes terminals 31 configured for coupling to the low voltage winding 44 of the transformer 40.
  • the source 13 is coupled to the terminals 31 to impress the test signal on the low voltage side 43.
  • the plurality of terminals 12 includes further terminals 33, 34 adapted for coupling to the high voltage winding.
  • the measuring device 14 may be connected via lines 36 to the low-voltage side 43.
  • the measuring device 16 can be connected via lines 38 to the upper voltage side 41.
  • the connection between the device 10 and the transformer 40 may be solvable to allow determination of field conditions.
  • the evaluation device 18 is set up to evaluate the test response of the transformer 40 in order to determine a leakage reactance and / or a leakage inductance of the transformer 40, as will be described in more detail below.
  • the source 13 may be a current source that is controllable to generate an alternating current as a test signal.
  • the source 13 may be controllable to generate alternating currents having a plurality of different frequencies as a test signal.
  • the source 13 may also be a voltage source.
  • the source 13 can be operable in different operating modes, for example as a current source or as a voltage source and / or as a source of a time-constant signal or an alternating signal.
  • the test signal generated by the source 13 can be impressed via the terminals 13 and the lines 35 at the low-voltage side 43.
  • the device 10 may include other devices.
  • the device 10 may include a controller 17 for automatically electrically controlling the source 13.
  • the first measuring device 14 and the second measuring device 16 can each be set up for a voltage measurement.
  • the functions of the control device 17 and / or of the evaluation device 18 can be performed by a processor 19 or another integrated semiconductor circuit 19.
  • the device 10 may include a controllable switching means 15.
  • the controllable switching means 15 may be arranged to selectively short-circuit the high-voltage winding 42. In this way, the test response of the transformer for a short circuit on the high voltage side 41 can be detected. It is also possible to detect the test response both for a short circuit on the high-voltage side 41 and also for an open switch 15 during idling.
  • the controllable switching means 15 can be controlled automatically by the control device 18.
  • the controllable switching means 15 can be conductively connected via further terminals 33 and lines 37 between the other terminals 33 and the high-voltage winding 42 to the high-voltage winding 42.
  • the controllable switching means 15 may be a conventional switch, a mechanical-electrical switch, a relay, a FET, an IGBT or other component capable of establishing an electrically conductive connection between the terminals 33 depending on a state of the switching means 15.
  • the device 10 can determine the leakage reactance and / or leakage inductance of the transformer 40 in different ways.
  • the controller 17 may control the source 13 so that the test signal is impressed on the low voltage side 43.
  • the test signal may be an AC signal. Sequentially different frequencies of the AC signal can be user defined or automatically set.
  • the device 10 may determine the amplitude and phase of a test response of the transformer 40. For example, with a measuring device 14, a voltage on the low-voltage side 43 can be detected as a first test response. With a further measuring device 16, a voltage on the high-voltage side 41 can be detected as a second test response. The device 10 may determine the phase position of both the first test response and the second test response relative to the test signal of the source 13. This can be done in different ways become. For example, a time interval between zero crossings of the test signal and the test responses can be detected. A time interval between a zero crossing of the test signal and a zero crossing of a reference signal can be determined, and further time intervals between a zero crossing of each of the test responses and the reference signal can be determined.
  • the phase position can be determined.
  • a multiplication of test signal and test response in combination with time averaging can be used to determine the phase position from the time average and the amplitudes of the multiplied signals.
  • the device 10 may automatically determine the amplitude of one or more test responses.
  • the evaluation device 18 can calculate a quotient of the amplitude of a test response and test signal amplitude.
  • the evaluation device 18 can determine the total longitudinal reactance of the transformer from the phase shift of the first test response relative to the test signal, the phase shift of the second test response relative to the test signal and the amplitudes of the first and second test responses.
  • the evaluation device 18 can determine the total longitudinal reactance as a dashed characteristic of the transformer 40.
  • the evaluation device 18 can optionally be designed to determine the entire longitudinal reactance as an uncoated characteristic by scaling with the square of the transformation ratio of the transformer 40.
  • the evaluation device 18 may be configured to obtain an overall impedance, which is the sum of the transformer's longitudinal impedance and the line impedance 37, from the phase position and amplitude of the evaluation device 14 detected voltage to determine.
  • the evaluation device 18 can be set up to determine the impedance of the lines 37 from the phase position and amplitude of the voltage detected by the evaluation device 16.
  • the evaluation device 18 may be configured to determine the total longitudinal reactance of the transformer 40 as a difference of the imaginary part of the total impedance and the imaginary part of the impedance of the lines 37.
  • the evaluation device 18 can be set up in order to implement the total longitudinal reactance thus determined by scaling with the square of the transmission ratio into an uncoated parameter of the transformer.
  • the evaluation device 18 may be configured to determine the total longitudinal reactance of the transformer 40 from the total impedance and the total resistance.
  • the total resistance can be determined by a static resistance measurement or by evaluating the first and second test response.
  • the evaluation device 18 may be configured to determine the total leakage inductance of the transformer 40. For this purpose, the evaluation device 18 can divide the leakage reactance by the angular frequency of the test signal.
  • the apparatus 10 may be configured to automatically determine a gear ratio of the transformer 40 and to take it into account in calculating the leakage reactance or leakage inductance as an uncoated characteristic.
  • the source 13 can be operated as an alternating voltage source and the voltage on the high-voltage side 41 can be detected in order to determine the transformation ratio of the transformer.
  • Other techniques can be used to determine the gear ratio.
  • the device 10 may include a user interface 20.
  • the user interface 20 may be a graphical user interface 20 configured to allow user-defined determination of measurements performed by the device 10.
  • the source 13 and / or the controllable switching means 15 can be actuated time-dependent in order to determine the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer 40.
  • the device 10 may be configured such that different measurements may be made without having to disconnect and / or otherwise connect the connections 35-38 between the device 10 and the transformer 40.
  • the different measurements can be carried out without having to rewire the device under test.
  • the measurements may be fully or partially automated by the device 10, ie, without user interaction between the measurements. In this way, for example, both the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer 40 can be determined and at least one further characteristic variable, for example a dynamic or static resistance, can be detected.
  • the device 10 may be configured to perform the several different measurements sequentially, wherein the measurements and optionally also their order may be user-defined via the interface 20.
  • an equivalent circuit diagram of the transformer 40 can be represented via the interface 20, in which the user can select which parameters are to be measured.
  • the evaluation device 18 may control the interface 20 so that an equivalent circuit diagram of the transformer 40 is shown, in which the specific leakage reactance and / or leakage inductance of the transformer 40 is indicated.
  • FIG. 1 shows a device 10 in which the controllable switching means 15 is integrated in the device 10, the determination of the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer 40 can also be carried out if the device 10 does not have controllable switching means for short-circuiting the top chip - 41 has.
  • the device 10 may be configured to perform further processing steps depending on the particular leakage reactance and / or leakage inductance.
  • the device 10 may be configured to detect deviations from the rated data of the transformer 40.
  • the nominal data can be stored non-volatile in a memory of the device 10.
  • the nominal data may be automatically retrieved from the device 10 from a remote memory, for example via a wireless or wired wide area network or local area network.
  • the device 10 may be configured to receive the nominal data via the interface 20.
  • the apparatus 10 may be configured to retrieve the nominal data in response to a user input indicating the type of transformer and compare it to the detected leakage reactance and / or leakage inductance of the transformer 40.
  • the device 10 may be configured to output information about a deviation between the nominal data and the determined leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer 40, depending on the comparison.
  • FIG. 2 is a representation of a system 1 with a device 10 according to a further exemplary embodiment.
  • the device 10 may, but need not have controllable switching means 15 for short-circuiting the high-voltage side 41.
  • the upper voltage Winding 42 are short-circuited with a line 39, so that the short circuit does not lead across the device 10.
  • the device 10 may include a reference signal source 21.
  • the reference signal source 21 may generate a sinusoidal or other alternating signal having a frequency corresponding to the frequency of the test signal generated by the source 13.
  • the evaluation device 18 can determine a phase shift or a time offset between test response and test signal by determining the phase position of the test signal relative to the reference signal of the reference signal source 21 and by determining the phase position of the test response relative to the reference signal of the reference signal source 21.
  • Figure 3 and Figure 4 show equivalent circuit diagrams for explaining the operation of the device according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the transformer 40.
  • the winding resistance Ri of the high-voltage side 41 can be represented by a resistor 51.
  • the transformed winding resistance R2 'of the low-voltage side 43 may be represented by a resistor 54.
  • the leakage inductance L G i of the high-voltage side 41 can be represented by an inductance 52.
  • the transformed stray inductance L a 2 of the low-voltage side 43 can be represented by an inductance 53.
  • the resistors 51, 54 and inductors 52, 53 define the entire series inductance of the transformer.
  • the inductors 52, 53 define the non-transformed, ie uncoated, total leakage inductance, which can be converted by scaling with the square of the transmission ratio in a conventional manner into a painted characteristic of the transformer.
  • a magnetizing current leading main inductance can be considered by an inductor 55.
  • a linear modeling of losses in the transformer core can be done by a resistor 56.
  • the device according to an exemplary embodiment is set up to impress the test signal on the undervoltage side and, depending on the test response, at least to determine the total longitudinal reactance and / or the total leakage inductance of the transformer 40.
  • Figure 4 shows an equivalent circuit diagram for further explanation of the operation of the device 10 according to embodiments.
  • the device 10 may feed the test signal of the source 13 to the low voltage side of the transformer.
  • a voltmeter 65 or other voltage measuring device may detect a voltage V_ on the low voltage side as a first test response.
  • a voltmeter 66 or other voltage measuring device may detect a voltage VH on the high voltage side as a second test response.
  • the first and second test responses may be evaluated as described above to determine the leakage reactance and / or the leakage inductance of the transformer 40.
  • the entire transformed longitudinal impedance is represented by the resistor 61 and the inductance 62.
  • the lines 37 between the device 10 and the transformer 40 have a line impedance to which a line resistance 63 and a line inductance 64 can contribute.
  • the total transformed series resistor 61 and the entire transformed longitudinal reactance which is the total transformed stray inductance 62 is proportional to be determined.
  • the total impedance can be determined from the phase position and amplitude of the voltage VH on the high-voltage side relative to the test signal.
  • the line impedance can be determined from the phase position and amplitude of the voltage VH on the high voltage side relative to the test signal.
  • the transformed leakage reactance can be determined as the difference of the imaginary parts of the total impedance and the line impedance.
  • FIG. 5 is a flow chart of a method 70 according to one embodiment.
  • the method 70 may be performed automatically by the device 10 according to one embodiment.
  • a line impedance and / or conductance reactance of at least one line between the device 10 and the transformer 40 may be determined.
  • the source 13 can generate a test signal.
  • a test signal generated by the source 13 is impressed on the low voltage side of the transformer 40.
  • the test signal may be an AC signal.
  • a test response of the transformer may be detected.
  • the test response may include an AC voltage across a high voltage winding and another AC voltage across a low voltage winding that are detected time dependent.
  • the leakage reactance and / or stray inductance of the transformer 40 are determined.
  • the determined leakage reactance and / or stray inductance may correspond to the total longitudinal reactance or the total stray inductance of the transformer.
  • the method 70 may include further steps.
  • a gear ratio can be determined automatically.
  • the gear ratio can be used to convert transformed characteristics into non-transformed characteristics.
  • the method 70 may include the evaluation of a user input with which user-definable, which characteristics of the transformer 40 are determined.
  • the method 70 may include driving a graphical user interface such that the detected leakage reactance and / or leakage inductance is displayed.
  • the leakage reactance and / or the leakage inductance can be determined by solving a matrix equation system for elements of an imaging matrix which maps the sine and cosine components of the test signal into corresponding components of one or more test responses.
  • the device may include controllable switching means for shorting a winding of the transformer, it may also include two or more than two controllable switching means for shorting a plurality of windings of the transformer or no such controllable switching means.
  • the device may be configured to short circuit a plurality of windings simultaneously or in a time sequential manner.
  • the apparatus and method of embodiments may also be used if only one characteristic of the transformer, for example only the leakage reactance, is measured before a new one User input is required.
  • the transformer may be installed in a power plant or substation of a utility grid, the apparatus and method of embodiments may be used with smaller transformers.
  • Apparatus, methods and systems according to embodiments allow a determination of characteristics such as the leakage reactance and / or leakage inductance with a further automation in the transformer test.

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Abstract

Zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators (40),der eine Oberspannungsseite (41) und eine Unterspannungsseite (43) aufweist, wird ein von einer Quelle (13) erzeugtes Testsignal an der Unterspannungsseite (43) eingeprägt. Eine Testantwort des Transformators (40) wird erfasst. Eine Streureaktanz und/oder eine Streuinduktivität des Transformators (40) wird in Abhängigkeit von der Testantwort des Transformators (40) durch eine Auswerteeinrichtung (18) einer Vorrichtung (10) bestimmt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum
Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators
GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Kenngröße eines Transformators. Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen insbesondere derartige Vorrichtungen und Verfahren, die Rückschlüsse auf eine Reaktanz ermöglichen.
HINTERGRUND
Transformatoren werden als Bestandteile von Energieversorgungsnetzen verwendet. Transformatoren können zur Spannungswandlung von einem ersten Wert an einer Oberspannungsseite zu einem zweiten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, an einer Unterspannungsseite eingesetzt werden.
Die Bestimmung von Eigenschaften Transformators durch eine Transformatorprüfung, bei der eine oder mehrere charakteristische Kenngrößen des Transformators durch Messung ermittelt werden, ist beispielsweise zur Gewährleistung der Betriebssicherheit, zur Ansteuerung oder aus weiteren Gründen erforderlich. Beispiele für derartige Messungen beinhalten neben der Bestimmung eines statischen Widerstands oder eines Übersetzungsverhältnisses auch die Bestimmung einer Streuinduktivität oder Streureaktanz. Anhand der Streureaktanz können Abweichungen von den auf einem Datenblatt definierten Kenngrößen des Transformators erkannt werden, die beispielsweise durch eine Verformung einer Wicklung hervorgerufen werden können.
Es besteht ein Bedarf an Vorrichtungen und Verfahren, mit denen wenigstens eine Kenngröße eines Transformators effizient ermittelt werden kann. Es besteht ein Bedarf an Vorrichtungen und Verfahren, die eine Automatisierung der Ermittlung derar- tiger Kenngrößen erlauben. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach Ausführungsbeispielen werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators angegeben, die eingerichtet sind, um ein Testsignal an einer Unterspannungsseite eines Transformators einzuprägen und abhängig von einer Testantwort eine Streureaktanz und/oder Streuinduktivität des Transformators zu ermitteln.
Eine derart ausgestaltete Vorrichtung und ein derart ausgestaltetes Verfahren stellen größere Flexibilität bei der Ermittlung von Kenngrößen bereit, da das Testsignal an der Unterspannungsseite eingeprägt werden kann. Die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität kann bzw. können automatisch ermittelt werden. Die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität kann bzw. können ermittelt werden, ohne dass dazu eine Umverdrahtung der Verbindungen zwischen den Transformatorprüfvorrichtung und dem Transformator unbedingt erforderlich ist.
Die Vorrichtung, mit der die Kenngröße ermittelt wird, kann ein steuerbares Schaltmittel umfassen, mit dem eine Oberspannungsseite des Transformators kurzgeschlossen wird, während das Testsignal an der Unterspannungsseite eingeprägt wird. Eine automatische, sequentielle Ermittlung mehrerer Kenngrößen wird dadurch erleichtert.
Die Quelle der Transformatorprüfvorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass sie selektiv als Stromquelle oder als Spannungsquelle betreibbar ist.
Das steuerbare Schaltmittel kann ein Relais sein oder kann ein Relais umfassen. Das steuerbare Schaltmittel kann ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder ein Feldeffekttransistor (FET) sein oder kann einen IGBT oder einen FET umfassen.
Eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ist zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators, der eine Oberspannungsseite und eine Unterspannungsseite aufweist, eingerichtet. Die Vorrichtung umfasst Anschlüsse zur lösbaren Verbindung der Vorrichtung mit der Unterspannungsseite des Transformators. Die Vorrichtung umfasst eine Quelle zum Erzeugen eines Testsignals, die mit den Anschlüssen gekoppelt ist, um das Testsignal an der Unterspannungsseite des Transformators einzuprägen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinrichtung, die eingerichtet ist, um eine Streureaktanz und/oder eine Streuinduktivität des Transformators in Abhängigkeit von einer Testantwort des Transformators zu bestimmen.
Die Auswerteeinrichtung kann wenigstens eine integrierte Halbleiterschaltung umfas- sen, die die Testantwort auswertet.
Die Vorrichtung kann weitere Anschlüsse zur lösbaren Verbindung der Vorrichtung mit der Oberspannungsseite des Transformators. Die Vorrichtung kann eine mit den weiteren Anschlüssen gekoppelte Messeinrichtung zum Erfassen der Testantwort umfassen. Die Messeinrichtung kann ein Voltmeter umfassen.
Die Vorrichtung kann ein mit den weiteren Anschlüssen verbundenes steuerbares Schaltmittel zum Kurzschließen der Oberspannungsseite umfassen.
Das steuerbare Schaltmittel kann in ein Gehäuse der Vorrichtung integriert sein. Das steuerbare Schaltmittel kann ein Relais oder ein anderer Schalter, der zum Schalten eines Lastkreises unter Kontrolle eines Steuerkreises eingerichtet ist, sein. Das steu- erbare Schaltmittel kann ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder ein Feldeffekttransistor (FET) sein oder kann einen IGBT oder einen FET umfassen.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um das steuerbare Schaltmittel so zu steu- ern, dass die Oberspannungsseite kurzgeschlossen ist, während das Testsignal an der Unterspannungsseite eingeprägt wird.
Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators in Abhängigkeit von der Testantwort und in Ab- hängigkeit von einer Reaktanz und/oder einer Induktivität wenigstens einer Leitung, die die weiteren Anschlüsse mit der Oberspannungsseite verbindet, zu bestimmen.
Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um die Reaktanz und/oder die Induktivität der wenigstens einen Leitung automatisch zu bestimmen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um die Reaktanz und/oder die Induktivität der wenigstens einen Leitung ohne Umverdrahtung zwischen der Vorrichtung und dem Transformator zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um aus der Testantwort eine Gesamtreaktanz, die durch die Leitungen und die Streureaktanz des Transformators verursacht wird, zu bestimmen, und aus der Gesamtreaktanz und der Reaktanz der wenigstens einen Leitung die Streureaktanz zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um eine Kurzschlussimpedanz des Transformators in Abhängigkeit von der Testantwort des Transformators zu bestimmen.
Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um die Kurzschlussimpedanz des Transformators in Abhängigkeit von der Testantwort und in Abhängigkeit von einer Impedanz wenigstens einer Leitung, die die weiteren Anschlüsse mit der Oberspannungsseite verbindet, zu bestimmen.
Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um aus der Testantwort eine Ge- samt-lmpedanz, die durch die Leitungen und die Streuimpedanz des Transformators verursacht wird, zu bestimmen, und aus der Gesamtimpedanz und der Impedanz der wenigstens einen Leitung die Streuimpedanz zu bestimmen.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um einen Übertragungsfaktor des Transfor- mators zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um die Streureaktanz in Abhängigkeit von dem Übertragungsfaktor zu bestimmen.
Die Vorrichtung kann eine Benutzerschnittstelle umfassen. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um als Antwort auf eine Eingabe an der Benutzerschnittstelle die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators zu ermitteln.
Die Benutzerschnittstelle kann so eingerichtet sein, dass über die Benutzerschnittstelle ein Ersatzschaltbild des Transformators anzeigbar ist. Die Benutzerschnittstelle kann eingerichtet sein, um über die Benutzerschnittstelle das Ersatzschaltbild mit Angabe der bestimmten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität darzustellen. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, um abhängig von der Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators Abweichungen zu den Nenndaten des Transformators zu erkennen. Die Nenndaten können in einem Speicher der Vorrichtung nicht-flüchtig hinterlegt oder können von der Vorrichtung automatisch von einem fernen Speicher abgerufen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung eingerichtet sein, um über eine Benutzerschnittstelle die Nenndaten zu empfangen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um die Nenndaten abhängig von einer Benutzereingabe, mit der der Typ des Transformators angegeben wird, abzurufen und mit der ermittelten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Trans- formators zu vergleichen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um abhängig von dem Vergleich Information über eine Abweichung zwischen den Nenndaten und der ermittelten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators auszugeben. Die Vorrichtung kann als ein mobiles Transformatorprüfgerät ausgestaltet sein.
Die Vorrichtung kann als ein portables Transformatorprüfgerät ausgestaltet sein.
Ein System nach einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Transformator, der eine Oberspannungsseite und eine Unterspannungsseite aufweist. Das System umfasst eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel, die mit dem Transformator verbunden ist.
Ein Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel ist zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators, der eine Oberspannungsseite und eine Unterspannungsseite aufweist, eingerichtet. Das Verfahren umfasst ein Einprägen eines Testsignals an der Unterspannungsseite. Das Verfahren umfasst ein Erfassen einer Testantwort des Transformators. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen einer Streureaktanz und/oder einer Streuinduktivität des Transformators in Abhängigkeit von der Testantwort des Transformators.
Das Testsignal kann ein Wechselstromsignal oder ein Wechselspannungssignal sein. Das Verfahren kann von einer Vorrichtung ausgeführt werden, die Anschlüsse zur lösbaren Verbindung mit der Unterspannungsseite des Transformators zum Einprä- gen des Testsignals und weitere Anschlüsse zur lösbaren Verbindung der Vorrichtung mit der Oberspannungsseite des Transformators aufweist.
Bei dem Verfahren kann die Vorrichtung eine mit den weiteren Anschlüssen gekop- pelte Messeinrichtung zum Erfassen der Testantwort umfassen. Die Messeinrichtung kann ein Voltmeter umfassen.
Das Verfahren kann ein Kurzschließen der Oberspannungsseite durch ein steuerbares Schaltmittel der Vorrichtung umfassen.
Bei dem Verfahren kann das steuerbare Schaltmittel in ein Gehäuse der Vorrichtung integriert sein. Bei dem Verfahren kann das steuerbare Schaltmittel ein Relais oder ein anderer Schalter, der zum Schalten eines Lastkreises unter Kontrolle eines Steuerkreises eingerichtet ist, sein. Bei dem Verfahren kann das steuerbare Schaltmittel ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder ein Feldeffekttransistor (FET) sein oder kann einen IGBT oder einen FET umfassen.
Das Verfahren kann ein Steuern des steuerbaren Schaltmittels umfassen, so dass die Oberspannungsseite kurzgeschlossen wird, während das Testsignal an der Un- terspannungsseite eingeprägt wird.
Bei dem Verfahren kann die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators in Abhängigkeit von der Testantwort und in Abhängigkeit von einer Reaktanz und/oder einer Induktivität wenigstens einer Leitung, die die weiteren Anschlüs- se mit der Oberspannungsseite verbindet bestimmt werden.
Bei dem Verfahren kann die Reaktanz und/oder die Induktivität von Leitungen zwischen der Vorrichtung und dem Transformator automatisch von der Vorrichtung bestimmt werden.
Bei dem Verfahren kann die Reaktanz und/oder die Induktivität der wenigstens einen Leitung ohne Umverdrahtung zwischen der Vorrichtung und dem Transformator bestimmt werden. Bei dem Verfahren kann die Vorrichtung aus der Testantwort eine Gesamtreaktanz, die durch die Leitungen und die Streureaktanz des Transformators verursacht wird, bestimmen. Bei dem Verfahren kann die Vorrichtung aus der Gesamtreaktanz und der Reaktanz der wenigstens einen Leitung die Streureaktanz bestimmen.
Bei dem Verfahren kann von der Vorrichtung eine Kurzschlussimpedanz des Trans- formators in Abhängigkeit von der Testantwort des Transformators bestimmt werden.
Bei dem Verfahren kann von der Vorrichtung die Kurzschlussimpedanz des Transformators in Abhängigkeit von der Testantwort und in Abhängigkeit von einer Impedanz wenigstens einer Leitung, die die weiteren Anschlüsse mit der Oberspannungs- seite verbindet, zu bestimmen.
Bei dem Verfahren kann von der Vorrichtung aus der Testantwort eine Gesamtimpedanz, die durch die Leitungen und die Streuimpedanz des Transformators verursacht wird, bestimmt werden. Bei dem Verfahren kann von der Vorrichtung aus der Gesamtimpedanz und der Impedanz der wenigstens einen Leitung die Streuimpedanz bestimmt werden.
Bei dem Verfahren kann von der Vorrichtung ein Übertragungsfaktor des Transformators bestimmt werden. Die Streureaktanz kann in Abhängigkeit von dem Übertra- gungsfaktor bestimmt werden, beispielsweise durch Umrechnung gestrichener Transformator-Kenngrößen in ungestrichene Transformator-Kenngrößen.
Bei dem Verfahren kann als Antwort auf eine Eingabe an einer Benutzerschnittstelle die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators ermittelt werden.
Bei dem Verfahren kann über die Benutzerschnittstelle ein Ersatzschaltbild des Transformators angezeigt werden. Optional kann eine ermittelte Streureaktanz und/oder Streuinduktivität in dem Ersatzschaltbild dargestellt werden. Bei dem Verfahren kann abhängig von der Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators Abweichungen zu den Nenndaten des Transformators erkannt werden. Die Nenndaten können in einem Speicher der die Prüfung ausführenden Vorrichtung nicht-flüchtig hinterlegt sein oder können von der Vorrichtung automatisch von einem fernen Speicher abgerufen werden. Alternativ oder zusätzlich können über eine Benutzerschnittstelle die Nenndaten empfangen werden, um dem Benutzer die Eingabe der Nenndaten zu ermöglichen. Bei dem Verfahren können die Nenndaten abhängig von einer Benutzereingabe, mit der der Typ des Transformators angegeben wird, abgerufen und mit der ermittelten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich kann Information über eine Abweichung zwischen den Nenndaten und der ermittelten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators ausgege- ben werden.
Die Vorrichtung, mit der das Verfahren ausgeführt wird, kann als ein mobiles Transformatorprüfgerät ausgestaltet sein. Die Vorrichtung, mit der das Verfahren ausgeführt wird, kann als ein portables Transformatorprüfgerät ausgestaltet sein.
Das Verfahren kann von der Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
Vorrichtungen, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen erlauben eine effiziente Ermittlung einer Streureaktanz und/oder Streuinduktivität eines Transformators. Vorrichtungen, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen erlauben die Ermittlung zusätzlicher Parameter bei einer Prüfung, ohne hierfür elektrische Leitungen zwischen der Vorrichtung und dem Prüfling umverdrahten zu müssen. Dadurch kann die Prüfung schneller ausgeführt werden. Mit Vorrichtungen, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen kann während wenigstens eines Teils einer Prüfung ein niederohmiger Kurzschluss erzeugt werden, um ein unverfälschtes Prüfungsergebnis zu erreichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen iden- tische Bezugszeichen identische Elemente.
Figur 1 zeigt ein System mit einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 2 zeigt ein System mit einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 3 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Transformators zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Transformators zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wie- dergegeben, dass ihre Funktion und ihr Zweck dem Fachmann verständlich werden.
In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein.
Nachfolgend werden Vorrichtungen und Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators detailliert beschrieben. Der Transformator kann ein Transformator für Hoch- oder Mittelspannungsnetze sein. Der Transformator kann ein in ei- nem Kraftwerk oder Umspannwerk installierter Transformator sein. Die Vorrichtung kann ein mobiles Gerät sein, das die Durchführung der Messungen an dem installierten Transformator erlaubt.
Die Vorrichtung ist eingerichtet, um eine Streureaktanz und/oder Streuinduktivität des Transformators zu ermitteln. Dazu wird ein Testsignal, beispielsweise ein Wechselstrom, an der Sekundärseite eingespeist. Die Vorrichtung kann eine Testantwort erfassen. Eine Phasenlage der Testantwort relativ zu dem Testsignal kann ausgewertet werden, um die Streuinduktivität zu ermitteln. Die Auswertung der Testantwort kann automatisch durch eine Auswerteeinrichtung der Vorrichtung erfolgen.
Bei Vorrichtungen und Verfahren können die Reaktanz und/oder Induktivität wenigstens einer Leitung zwischen der Vorrichtung und dem Transformator berücksichtigt werden, um die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators zu ermitteln. Die Testantwort kann beispielsweise eine erste erfasste Spannung und eine zweite erfasste Spannung umfassen. Aus der Größe und der Phasenlage der ersten erfassten Spannung und der zweiten erfassten Spannung kann sowohl die Reaktanz und/oder die Induktivität der Leitung zwischen der Vorrichtung und dem Transformator als auch die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators bestimmt werden.
Die Vorrichtung kann weitere Kenngrößen des Transformators automatisch ermitteln. Beispielsweise kann die Vorrichtung eingerichtet sein, um ein Übersetzungsverhältnis des Transformators automatisch zu ermitteln. Das Übersetzungsverhältnis kann bei der Berechnung der Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität verwendet werden, beispielsweise um eine Konversion von so genannten gestrichenen Kenngrößen in ungestrichene Kenngrößen des Transformators vorzunehmen. Die entspre- chende rechnerische Verarbeitung kann automatisch von der Auswerteeinrichtung der Vorrichtung vorgenommen werden.
Figur 1 zeigt ein System 1 mit einer Vorrichtung 10 zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators 40 nach einem Ausführungsbeispiel.
Das System 1 umfasst einen Transformator 40 und die Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 kann als ein einziges Gerät mit einem Gehäuse 1 1 ausgebildet sein. Die Vorrichtung 10 kann aus einer Anordnung von mehreren Geräten oder Einrichtungen bestehen. Die mehreren Geräte oder Einrichtungen können in diesem Fall von einer zentralen Steuerung gesteuert werden. Die Vorrichtung 10 kann als mobiles Gerät und insbesondere als portables Gerät ausgebildet sein. Falls die Vorrichtung 10 aus mehreren Geräten besteht, kann jedes der Geräte als portables Gerät ausgebildet sein. Der Transformator 40 kann ein Leistungstransformator einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung sein. Der Transformator 40 kann fest in einem Kraftwerk o- der Umspannwerk verbaut sein, während mit der Vorrichtung 10 eine Transformatorprüfung ausgeführt wird. Der Transformator 40 kann ein Spannungswandler oder Stromwandler sein. Der Transformator 40 kann ein Spannungswandler oder Strom- wandler sein, der nach induktivem Wirkprinzip arbeitet. Der Transformator 40 umfasst wenigstens eine erste Wicklung 42 und wenigstens eine zweite Wicklung 44. Die wenigstens eine erste Wicklung 42 kann an einer Oberspannungsseite 41 des Transformators 40 vorgesehen sein. Die wenigstens eine zweite Wicklung 44 kann an einer Unterspannungsseite 43 vorgesehen sein. Der Transformator 40 kann optional auch eine tertiäre Wicklung aufweisen.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Mehrzahl von Anschlüssen 12 zur Verbindung mit dem Transformator 40, eine Quelle 13 für ein Testsignal, das an den Transformator 40 als Prüfling bei der Transformatorprüfung angelegt oder eingeprägt wird, und eine Auswerteeinrichtung 18. Eine oder mehrere Messeinrichtungen 14, 16 zum Erfassen einer Testantwort des Transformators 40 können in die Vorrichtung 10 integriert sein.
Die Mehrzahl von Anschlüssen 12 umfasst Anschlüsse 31 , die für eine Kopplung mit der Unterspannungswicklung 44 des Transformators 40 eingerichtet sind. Die Quelle 13 ist mit den Anschlüssen 31 gekoppelt, um das Testsignal an der Unterspannungsseite 43 einzuprägen. Die Mehrzahl von Anschlüssen 12 umfasst weitere Anschlüsse 33, 34, die für eine Kopplung mit der Oberspannungswicklung eingerichtet sind. Die Messeinrichtung 14 kann über Leitungen 36 mit der Unterspannungsseite 43 verbunden sein. Die Messeinrichtung 16 kann über Leitungen 38 mit der Ober- spannungsseite 41 verbunden sein. Die Verbindung zwischen der Vorrichtung 10 und dem Transformator 40 kann lösbar sein, um eine Ermittlung von Kenngrößen im Feldeinsatz zu ermöglichen.
Die Auswerteeinrichtung 18 ist eingerichtet, um die Testantwort des Transformators 40 auszuwerten, um eine Streureaktanz und/oder eine Streuinduktivität des Transformators 40 zu bestimmen, wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird.
Die Quelle 13 kann eine Stromquelle sein, die steuerbar ist, um einen Wechselstrom als Testsignal zu erzeugen. Die Quelle 13 kann steuerbar sein, um Wechselströme mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen als Testsignal zu erzeugen. Die Quelle 13 kann auch eine Spannungsquelle sein. Die Quelle 13 kann in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar sein, beispielsweise als Stromquelle oder als Spannungsquelle und/oder als Quelle eines zeitlich konstanten Signals oder eines Wechselsignals. Das von der Quelle 13 erzeugte Testsignal kann über die Anschlüsse 13 und die Leitungen 35 an der Unterspannungsseite 43 eingeprägt werden. Die Vorrichtung 10 kann weitere Einrichtungen umfassen. Die Vorrichtung 10 kann eine Steuereinrichtung 17 zum automatischen elektrischen Steuern der Quelle 13 umfassen. Die erste Messeinrichtung 14 und die zweite Messeinrichtung 16 können beispielsweise jeweils für eine Spannungsmessung eingerichtet sein. Die Funktionen der Steuereinrichtung 17 und/oder der Auswerteeinrichtung 18 können von einem Prozessor 19 oder einer anderen integrierten Halbleitschaltung 19 ausgeführt werden.
Die Vorrichtung 10 kann ein steuerbares Schaltmittel 15 umfassen. Das steuerbare Schaltmittel 15 kann eingerichtet sein, um die Oberspannungswicklung 42 selektiv kurzzuschließen. Auf diese Weise kann die Testantwort des Transformators für einen Kurzschluss an der Oberspannungsseite 41 erfasst werden. Es kann auch die Testantwort sowohl für einen Kurzschluss an der Oberspannungsseite 41 als auch im Leerlauf für einen offenen Schalter 15 erfasst werden. Das steuerbare Schaltmittel 15 kann von der Steuereinrichtung 18 automatisch angesteuert werden. Das steuerbare Schaltmittel 15 kann über weitere Anschlüsse 33 und Leitungen 37 zwischen den weiteren Anschlüssen 33 und der Oberspannungswicklung 42 mit der Oberspannungswicklung 42 leitend verbunden sein. Das steuerbare Schaltmittel 15 kann ein konventioneller Schalter, ein mechanisch - elektrischer Schalter, ein Relais, ein FET, ein IGBT oder eine andere Komponente sein, welche geeignet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlüssen 33 abhängig von einem Zustand des Schaltmittels 15 herzustellen.
Die Vorrichtung 10 kann die Streureaktanz und/oder Streuinduktivität des Transfor- mators 40 auf unterschiedliche Weise bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 17 die Quelle 13 so steuern, dass das Testsignal an der Unterspannungsseite 43 eingeprägt wird. Das Testsignal kann ein Wechselstromsignal sein. Es können sequentiell unterschiedliche Frequenzen des Wechselstromsignals benutzerdefiniert oder automatisch eingestellt werden.
Die Vorrichtung 10 kann die Amplitude und Phasenlage einer Testantwort des Transformators 40 ermitteln. Beispielsweise kann mit einer Messeinrichtung 14 eine Spannung an der Unterspannungsseite 43 als eine erste Testantwort erfasst werden. Mit einer weiteren Messeinrichtung 16 kann eine Spannung an der Oberspannungsseite 41 als zweite Testantwort erfasst werden. Die Vorrichtung 10 kann die Phasenlage sowohl der ersten Testantwort als auch der zweiten Testantwort relativ zu dem Testsignal der Quelle 13 bestimmen. Dies kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Zeitabstand zwischen Nulldurchgängen des Testsignals und der Testantworten erkannt werden. Es kann ein Zeitabstand zwischen einem Nulldurchgang des Testsignals und einem Nulldurchgang einer Referenzsignals bestimmt werden, und es können weitere Zeitabstände zwischen einem Null- durchgang jeder der Testantworten und dem Referenzsignal bestimmt werden. Aus den Zeitabständen und der Frequenz des Referenzsignals kann die Phasenlage bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Multiplikation von Testsignal und Testantwort in Kombination mit zeitlicher Mittelung verwendet werden, um die Phasenlage aus dem zeitlichen Mittelwert und den Amplituden der multiplizierten Signale zu bestimmen.
Die Vorrichtung 10 kann die Amplitude einer oder mehrerer Testantworten automatisch bestimmen. Die Auswerteeinrichtung 18 kann einen Quotienten aus Amplitude einer Testantwort und Testsignalamplitude berechnen.
Die Auswerteeinrichtung 18 kann die gesamte Längsreaktanz des Transformators aus der Phasenverschiebung der ersten Testantwort relativ zum Testsignal, der Phasenverschiebung der zweiten Testantwort relativ zum Testsignal und den Amplituden ersten und zweiten Testantworten bestimmen. Die Auswerteeinrichtung 18 kann die gesamte Längsreaktanz als gestrichene Kenngröße des Transformators 40 ermitteln. Die Auswerteeinrichtung 18 kann optional eingerichtet sein, um durch Skalierung mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 40 die gesamte Längsreaktanz als ungestrichene Kenngröße zu bestimmen. Bei einer Ausgestaltung kann, wie unter Bezugnahme auf Figur 4 noch ausführlicher beschrieben wird, die Auswerteeinrichtung 18 eingerichtet sein, um eine Gesamtimpedanz, die die Summe der Längsimpedanz des Transformators und der Impedanz der Leitungen 37 ist, aus der Phasenlage und Amplitude der mit der Auswerteeinrichtung 14 erfassten Spannung zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung 18 kann eingerichtet sein, um die Impedanz der Leitungen 37 aus der Phasenlage und Amplitude der mit der Auswerteeinrichtung 16 erfassten Spannung zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung 18 kann eingerichtet sein, um die gesamte Längsreaktanz des Transformators 40 als Differenz des Imaginärteils der Gesamtimpedanz und des Imaginärteils der Impedanz der Leitungen 37 zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung 18 kann eingerichtet sein, um die so bestimmte gesamte Längsreaktanz durch Skalierung mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses in eine ungestrichene Kenngröße des Transformators umzusetzen. Bei einer weiteren Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung 18 eingerichtet sein, um die gesamte Längsreaktanz des Transformators 40 aus der Gesamtimpedanz und dem Gesamtwiderstand zu bestimmen. Der Gesamtwiderstand kann durch eine statische Widerstandsmessung oder durch Auswertung der ersten und zweiten Testantwort ermittelt werden.
Die Auswerteeinrichtung 18 kann eingerichtet sein, um die gesamte Streuinduktivität des Transformators 40 zu ermitteln. Dazu kann die Auswerteeinrichtung 18 die Streureaktanz durch die Winkelfrequenz des Testsignals dividieren.
Die Vorrichtung 10 kann eingerichtet sein, um ein Übersetzungsverhältnis des Transformators 40 automatisch zu bestimmen und bei der Berechnung der Streureaktanz oder Streuinduktivität als ungestrichene Kenngröße zu berücksichtigen. Beispiels- weise kann dazu die Quelle 13 als Wechselspannungsquelle betrieben und die Spannung an der Oberspannungsseite 41 erfasst werden, um das Übersetzungsverhältnis des Transformators zu bestimmen. Andere Techniken können zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses eingesetzt werden. Die Vorrichtung 10 kann eine Benutzerschnittstelle 20 umfassen. Die Benutzerschnittstelle 20 kann eine grafische Benutzerschnittstelle 20 sein, die eingerichtet ist, um eine benutzerdefinierte Festlegung von Messungen zu erlauben, die von der Vorrichtung 10 ausgeführt werden. Die Quelle 13 und/oder das steuerbare Schaltmittel 15 können zeitabhängig betätigt werden, um die Streureaktanz und/oder die Streuin- duktivität des Transformators 40 zu bestimmen.
Die Vorrichtung 10 kann so eingerichtet sein, dass unterschiedliche Messungen erfolgen können, ohne dass die Verbindungen 35-38 zwischen der Vorrichtung 10 und dem Transformator 40 gelöst und/oder anders angeschlossen werden müssen. Die unterschiedlichen Messungen können ausgeführt werden, ohne dass der Prüfling umverdrahtet werden muss. Die Messungen können von der Vorrichtung 10 vollständig oder teilweise automatisiert, d.h. ohne Interaktion des Benutzers zwischen den Messungen, durchgeführt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise sowohl die die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators 40 bestimmt werden als auch wenigstens eine weitere Kenngröße, beispielsweise ein dynamischer oder statischer Widerstand, erfasst werden. Die Vorrichtung 10 kann eingerichtet sein, um die mehreren unterschiedliche Messungen sequentiell auszuführen, wobei die Messungen und optional auch ihre Reihenfolge über die Schnittstelle 20 benutzerdefiniert festgelegt werden können. Über die Schnittstelle 20 kann beispielsweise ein Ersatzschaltbild des Transformators 40 dargestellt werden, in dem der Benutzer auswählen kann, welche Kenngrößen gemessen werden sollen. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinrichtung 18 die Schnittstelle 20 so steuern, dass ein Ersatzschaltbild des Transformators 40 dargestellt wird, in dem die bestimmte Streureaktanz und/oder Streuinduktivität des Transformators 40 angegeben ist.
Während in Figur 1 eine Vorrichtung 10 dargestellt ist, bei der das steuerbare Schaltmittel 15 in die Vorrichtung 10 integriert ist, kann die Bestimmung der Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators 40 auch erfolgen, wenn die Vorrichtung 10 kein steuerbares Schaltmittel zum Kurzschließen der Oberspan- nungsseite 41 aufweist.
Die Vorrichtung 10 kann eingerichtet sein, um weitere Verarbeitungsschritte abhängig von der bestimmten Streureaktanz und/oder Streuinduktivität auszuführen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 eingerichtet sein, um Abweichungen zu den Nenndaten des Transformators 40 zu erkennen. Die Nenndaten können in einem Speicher der Vorrichtung 10 nicht-flüchtig hinterlegt. Die Nenndaten können von der Vorrichtung 10 automatisch von einem fernen Speicher abgerufen werden, beispielsweise über ein drahtloses oder drahtgebundenes Weitverkehrsnetz oder Lokalnetz. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 10 eingerichtet sein, um über die Schnittstelle 20 die Nenndaten zu empfangen. Die Vorrichtung 10 kann eingerichtet sein, um die Nenndaten abhängig von einer Benutzereingabe, mit der der Typ des Transformators angegeben wird, abzurufen und mit der ermittelten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators 40 zu vergleichen. Die Vorrichtung 10 kann eingerichtet sein, um abhängig von dem Vergleich Information über eine Abweichung zwischen den Nenndaten und der ermittelten Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators 40 auszugeben.
Figur 2 ist eine Darstellung eines Systems 1 mit einer Vorrichtung 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 kann, muss aber kein steuerbares Schaltmittel 15 zum Kurzschließen der Oberspannungsseite 41 aufweisen. Zur Bestimmung der Streureaktanz und/oder Streuinduktivität kann die Oberspannungs- Wicklung 42 mit einer Leitung 39 kurzgeschlossen werden, so dass der Kurzschluss nicht über die Vorrichtung 10 führt.
Die weitere Ausgestaltung und Funktionsweise der Vorrichtung 10 kann wie unter Bezugnahme auf die Vorrichtung 10 von Figur 1 beschrieben sein.
Die Vorrichtung 10 kann eine Referenzsignalquelle 21 umfassen. Die Referenzsignalquelle 21 kann ein sinusförmiges oder anderes Wechselsignal mit einer Frequenz erzeugen, das der Frequenz des von der Quelle 13 erzeugten Testsignals entspricht. Die Auswerteeinrichtung 18 kann durch Bestimmung der Phasenlage des Testsignals relativ zu dem Referenzsignal der Referenzsignalquelle 21 und durch Bestimmung der Phasenlage der Testantwort relativ zu dem Referenzsignal der Referenzsignalquelle 21 eine Phasenverschiebung oder einen Zeitversatz zwischen Testantwort und Testsignal ermitteln.
Figur 3 und Figur 4 zeigen Ersatzschaltbilder zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 3 zeigt ein Ersatzschaltbild des Transformators 40. Der Wicklungswiderstand Ri der Oberspannungsseite 41 kann durch einen Widerstand 51 repräsentiert werden. Der transformierte Wicklungswiderstand R2' der Unterspannungsseite 43 kann durch einen Widerstand 54 repräsentiert werden. Die Streuinduktivität LGi der Oberspannungsseite 41 kann durch eine Induktivität 52 repräsentiert werden. Die transformierte Streuinduktivität La2 der Unterspannungsseite 43 kann durch eine Induktivi- tät 53 repräsentiert werden. Die Widerstände 51 , 54 und Induktivitäten 52, 53 definieren die gesamte Längsinduktivität des Transformators. Die Induktivitäten 52, 53 definieren die nicht transformierte, d.h. ungestrichene, gesamte Streuninduktivität, die durch Skalierung mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses in an sich bekannter Weise in eine gestrichene Kenngröße des Transformators umgerechnet werden kann.
Eine den Magnetisierungsstrom führende Hauptinduktivität kann durch eine Induktivität 55 berücksichtigt werden. Eine lineare Modellierung von Verlusten im Transformatorkern kann durch einen Widerstand 56 erfolgen.
Die Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ist eingerichtet, das Testsignal an der Unterspannungsseite einzuprägen und abhängig von der Testantwort wenigstens die gesamte Längsreaktanz und/oder die gesamte Streuinduktivität des Transformators 40 zu bestimmen.
Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung 10 nach Ausführungsbeispielen.
Die Vorrichtung 10 kann das Testsignal der Quelle 13 an der Unterspannungsseite des Transformators einspeisen. Ein Voltmeter 65 oder eine andere Spannungsmesseinrichtung kann eine Spannung V_ an der Unterspannungsseite als eine erste Tes- tantwort erfassen. Ein Voltmeter 66 oder eine andere Spannungsmesseinrichtung kann eine Spannung VH an der Oberspannungsseite als eine zweite Testantwort erfassen. Die erste und zweite Testantwort kann beispielsweise wie oben beschrieben ausgewertet werden, um die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators 40 zu bestimmen.
In Figur 4 ist die gesamte transformierte Längsimpedanz durch den Widerstand 61 und die Induktivität 62 dargestellt. Die Leitungen 37 zwischen der Vorrichtung 10 und dem Transformator 40 weisen eine Leitungsimpedanz auf, zu der ein Leitungswiderstand 63 und eine Leitungsinduktivität 64 beitragen können.
Durch Auswertung der Phasenlage und Amplitude der Spannung VH an der Oberspannungsseite relativ zu dem Testsignal und durch Auswertung der Phasenlage und Amplitude der Spannung V_ an der Unterspannungsseite relativ zu dem Testsignal können der gesamte transformierte Längswiderstand 61 und die gesamte trans- formierte Längsreaktanz, die zur gesamten transformierten Streuinduktivität 62 proportional ist, ermittelt werden. Beispielsweise kann aus der Phasenlage und Amplitude der Spannung VH an der Oberspannungsseite relativ zu dem Testsignal die Gesamtimpedanz ermittelt werden. Aus der Phasenlage und Amplitude der Spannung VH an der Oberspannungsseite relativ zu dem Testsignal kann die Leitungsimpedanz ermittelt werden. Die transformierte Streureaktanz kann als Differenz der Imaginärteile von Gesamtimpedanz und Leitungsimpedanz bestimmt werden. Durch Skalierung mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses kann die Streureaktanz als nicht gestrichene Kenngröße des Transformators bestimmt werden. Die Auswertungs- und Berechnungsschritte zur Bestimmung der Streureaktanz können von der Auswerteeinrichtung 18 automatisch ausgeführt werden. Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 70 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 70 kann von der Vorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel automatisch ausgeführt werden. Bei Schritt 71 kann eine Leitungsimpedanz und/oder Leitungsreaktanz wenigstens einer Leitung zwischen der Vorrichtung 10 und dem Transformator 40 ermittelt werden. Dazu kann die Quelle 13 ein Testsignal erzeugen.
Bei Schritt 72 wird ein von der Quelle 13 erzeugtes Testsignal an der Unterspan- nungsseite des Transformators 40 eingeprägt. Das Testsignal kann ein Wechselstromsignal sein.
Bei Schritt 73 kann eine Testantwort des Transformators erfasst werden. Die Testantwort kann eine Wechselspannung über eine Oberspannungswicklung und eine weitere Wechselspannung über eine Unterspannungswicklung umfassen, die zeitabhängig erfasst werden.
Bei Schritt 74 werden die Streureaktanz und/oder die Streuninduktivität des Transformators 40 bestimmt. Die bestimmte Streureaktanz und/oder Streuninduktivität kann der gesamten Längsreaktanz bzw. der gesamten Streuinduktivität des Transformators entsprechen.
Das Verfahren 70 kann weitere Schritte beinhalten. Beispielsweise kann ein Übersetzungsverhältnis automatisch bestimmt werden. Das Übersetzungsverhältnis kann zur Umrechnung von transformierten Kenngrößen in nicht transformierte Kenngrößen verwendet werden.
Das Verfahren 70 kann die Auswertung einer Benutzereingabe umfassen, mit der benutzerdefiniert festlegbar ist, welche Kenngrößen des Transformators 40 bestimmt werden.
Das Verfahren 70 kann die Ansteuerung einer grafischen Benutzerschnittstelle derart, dass die ermittelte Streureaktanz und/oder Streuinduktivität dargestellt wird, umfassen.
Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben wurden, können bei weiteren Ausführungsbeispielen alternative oder zu- sätzliche Merkmale verwendet werde. Während beispielsweise bestimmte Verarbeitungsschritte zur Ermittlung der Streureaktanz und/oder Streuinduktivität beispielhaft beschrieben wurden, können andere Verarbeitungstechniken eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität ermittelt wer- den, indem ein Matrix-Gleichungssystem nach Elementen einer Abbildungsmatrix gelöst wird, die die Sinus- und Kosinus-Komponenten des Testsignals in entsprechende Komponenten einer oder mehrerer Testantworten abbildet.
Während bei Ausführungsbeispielen die Vorrichtung ein steuerbares Schaltmittel zum Kurzschließen einer Wicklung des Transformators umfassen kann, kann die die auch zwei oder mehr als zwei steuerbare Schaltmittel zum Kurzschließen mehrerer Wicklungen des Transformators oder kein derartiges steuerbares Schaltmittel aufweisen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um mehrere Wicklungen gleichzeitig oder zeitsequentiell kurzzuschließen.
Während bei Ausführungsbeispielen eine Prozedur, die die Bestimmung mehrerer Kenngrößen des Transformators beinhaltet, automatisch ausgeführt werden kann, können die Vorrichtung und das Verfahr nach Ausführungsbeispielen auch verwendet werden, wenn nur eine Kenngröße des Transformators, beispielsweise nur die Streureaktanz, gemessen wird, bevor eine neue Benutzereingabe erforderlich ist.
Während der Transformator in einem Kraftwerk oder Umspannwerk eines Energieversorgungsnetzes installiert sein kann, können die Vorrichtung und das Verfahren nach Ausführungsbeispielen auch bei kleineren Transformatoren eingesetzt werden.
Vorrichtung, Verfahren und Systeme nach Ausführungsbeispielen erlauben eine Ermittlung von Kenngrößen wie der Streureaktanz und/oder Streuinduktivität mit einer weitergehenden Automatisierung bei der Transformatorprüfung.

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E
Vorrichtung zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators (40), der eine Oberspannungsseite (41 ) und eine Unterspannungsseite (43) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) umfasst:
Anschlüsse (31 ) zur lösbaren Verbindung der Vorrichtung (10) mit der Unterspannungsseite (43) des Transformators (40),
eine Quelle (13) zum Erzeugen eines Testsignals, die mit den Anschlüssen (31 ) gekoppelt ist, um das Testsignal an der Unterspannungsseite (43) des Transformators (40) einzuprägen, und
eine Auswerteeinrichtung (18), die eingerichtet ist, um eine Streureaktanz und/oder eine Streuinduktivität des Transformators (40) in Abhängigkeit von einer Testantwort des Transformators (40) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , umfassend
weitere Anschlüsse (33, 34) zur lösbaren Verbindung der Vorrichtung (10) mit der Oberspannungsseite (41 ) des Transformators (40).
Vorrichtung nach Anspruch 2, umfassend
eine mit den weiteren Anschlüssen (33, 34) gekoppelte Messeinrichtung (16) zum Erfassen der Testantwort.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, umfassend,
ein mit den weiteren Anschlüssen (33, 34) verbundenes steuerbares Schaltmittel
(15) zum Kurzschließen der Oberspannungsseite (41 ).
Vorrichtung nach Anspruch 4,
wobei die Vorrichtung (10) eingerichtet ist, um das steuerbare Schaltmittel (15) so zu steuern, dass die Oberspannungsseite (41 ) kurzgeschlossen ist, während das Testsignal an der Unterspannungsseite (43) eingeprägt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
wobei die Auswerteeinrichtung (18) eingerichtet ist, um die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators (40) in Abhängigkeit von der Testantwort und in Abhängigkeit von einer Reaktanz und/oder einer Induktivität wenigstens einer Leitung (37), die die weiteren Anschlüsse (33) mit der Oberspannungsseite (41 ) verbindet, zu bestimmen. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
wobei die Auswerteeinrichtung (18) eingerichtet ist, um die Reaktanz und/oder die Induktivität der wenigstens einen Leitung (37) automatisch zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7,
wobei die Vorrichtung (10) eingerichtet ist, um die Reaktanz und/oder die Induktivität der wenigstens einen Leitung (37) ohne Umverdrahtung zwischen der Vorrichtung (10) und dem Transformator (40) zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
wobei die Auswerteeinrichtung (18) weiterhin eingerichtet ist, um eine Kurzschlussimpedanz des Transformators (40) in Abhängigkeit von der Testantwort des Transformators (40) zu bestimmen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
wobei die Auswerteeinrichtung (18) eingerichtet ist, um die Kurzschlussimpedanz des Transformators (40) in Abhängigkeit von der Testantwort und in Abhängigkeit von einer Impedanz wenigstens einer Leitung (37), die die weiteren Anschlüsse mit der Oberspannungsseite (41 ) verbindet, zu bestimmen. 1 1 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
eine Benutzerschnittstelle (20),
wobei die Auswerteeinrichtung (18) eingerichtet ist, um als Antwort auf eine Eingabe an der Benutzerschnittstelle (20) die Streureaktanz und/oder die Streuinduktivität des Transformators (40) zu ermitteln.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Auswerteeinrichtung (18) eingerichtet ist, um abhängig von der Streureaktanz und/oder der Streuinduktivität des Transformators (40) Abweichung von Nenndaten des Transformators (40) automatisch zu erkennen.
13. System, umfassend einen Transformator (40), der eine Oberspannungsseite (41 ) und eine Unterspannungsseite (43) aufweist, und
eine Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit dem Transformator (40) verbunden ist.
14. Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Transformators (40), der eine Oberspannungsseite (41 ) und eine Unterspannungsseite (43) aufweist, umfassend
Einprägen eines Testsignals an der Unterspannungsseite (43),
Erfassen einer Testantwort des Transformators (40) und
Bestimmen einer Streureaktanz und/oder einer Streuinduktivität des Transformators (40) in Abhängigkeit von der Testantwort des Transformators (40).
15. Verfahren nach Anspruch 14,
das mit der Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgeführt wird.
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